DE102007006861B3

DE102007006861B3 - Transparente Strahlungsquelle und Verfahren zur Strahlungserzeugung

Info

Publication number: DE102007006861B3
Application number: DE200710006861
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Trampert; Uli Prof. Dr. Lemmer; Wolfgang Prof. Dr. Heering; Claus Prof. Dr. Feldmann; Aksana Dr. Zharkouskaya
Original assignee: Universitaet Karlsruhe
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: EP2118918A1; WO2008098675A1

Abstract

Es werden eine Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs (9) sowie ein entsprechendes Verfahren beschrieben. Die Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) umfasst zwei Elektroden (3; 15; 19; 21), die mit einer Wechselspannungsquelle (7) verbindbar sind, ein für elektromagnetische Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich (9) wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs (8) zumindest bereichsweise transparentes und mit einem Gas befülltes Entladungsgefäß (2; 12) und wenigstens eine für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) wenigstens bereichsweise transparente dielektrische Schicht (14). Dabei sind die Elektroden (3; 15; 19; 21), die dielektrische Schicht (14) und das gasgefüllte Entladungsgefäß (2; 12) zur Anregung einer dielektrisch behinderten Entladung des Gases bei Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden (3; 15; 19; 21) ausgelegt, bei der das Gas elektromagnetische Strahlung in einem dritten Wellenlängenbereich erzeugt. Die Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) weist weiter wenigstens eine Leuchtstoffpartikel enthaltende Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) auf, deren Leuchtstoffpartikel durch wenigstens einen Teil der Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs zur Emission von Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs (9) anregbar sind, und deren Leuchtstoffpartikel einen Partikeldurchmesser aufweisen, der kleiner ist als Wellenlängen der ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs, die für elektromagnetische Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs transparent ist, sowie ein Verfahren zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs mittels einer Strahlungsquelle, bei dem die Intensität und Richtung einer durch die Strahlungsquelle tretenden elektromagnetischen Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs im wesentlichen unbeeinflußt bleibt.
Strahlungsquellen, die für Strahlung bestimmter Wellenlängenbereiche transparent sind, finden im Allgemeinen überall dort eine Anwendung, wo eine Beleuchtung mit Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs erfolgen soll, ohne dabei eine Intensität von anwesender Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs, deren Ursprung beliebig sein kann, durch Streuung, Absorption und/oder Transmission zu vermindern. Beispielsweise ist es für gewisse industrielle, aber auch wissenschaftliche Zwecke erforderlich, ein Objekt oder einen Raum zusätzlich mit Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu bestrahlen, obwohl es bzw. er bereits Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs ausgesetzt ist. In solchen Fällen ist es von Vorteil, wenn die Strahlungsquelle zur Erzeugung der Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs transparent ist, da eine solche Strahlungsquelle einfach in den Strahlengang der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs eingebracht werden kann, ohne dabei die Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs wesentlich zu verändern oder deren Strahldichte zu vermindern. Es müssen keinerlei zusätzliche apparative Maßnahmen für die gleichzeitige Beleuchtung des Objekts bzw. Raumes mit beiden Strahlungen wie zum Bei spiel Lichtleiter oder Umlenkspiegel vorgesehen werden, wie sie sonst üblicherweise notwendig sind.
Viele derartige Anwendungsgebiete finden sich insbesondere für Strahlungsquellen, die sichtbares Licht sowohl erzeugen als auch für sichtbares Licht transparent sind. Solche auch als leuchtende durchsichtige Fenster bezeichnete Strahlungsquellen werden unter anderem als Werbeleuchten eingesetzt, aber auch für die Allgemeinbeleuchtung von Wohnräumen oder als ambiente Dekorbeleuchtung beispielsweise in Möbeln. Es ist auch bekannt, transparente Strahlungsquellen als Elemente mit integrierten leuchtenden Sicherheitshinweisen und dergleichen auszustatten. Eine solche Kombination von Beleuchtung und Displayfunktionen wird gemeinhin „Signage" genannt.
Bei bekannten, für gewisse Wellenlängenbereiche transparenten Strahlungsquellen wird von Kaltkathodenröhren (CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp), Leuchtstoffröhren, oder Leuchtdioden (LED) abgegebene Strahlung seitlich in beispielsweise eine Kunststoffscheibe eingestrahlt. Zur Auskopplung der eingestrahlten Strahlung ist die Oberfläche der Kunststoffscheibe strukturiert. Mittels einer gleichmäßigen Gitterstruktur wird eine möglichst homogene Auskopplung erreicht. Gelegentlich ist die Strukturierung auch in der Form eines Zeichens gestaltet. Die Strukturierung beeinträchtigt jedoch die Transparenz der Kunststoffscheibe, die infolge der Strukturierung zum Teil oder sogar nahezu vollständig verloren geht. Problematisch sind darüber hinaus ungewollte Auskopplungen der Strahlung durch Verschmutzungen der Scheibenoberfläche. Insgesamt zeichnen sich solche Lösungen durch einen geringen Wirkungsgrad aus. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch das seitliche Einstrahlen der Strahlung in die Kunststoffscheibe, da dadurch die Intensität der Strahlung an den Kanten der Scheibe wesentlich höher ist als in der Scheibenmitte und es sehr erschwert, eine homogene Strahldichte der Strahlung über der gesamten Fläche der Kunststoffscheibe zu erreichen.
Andere bekannte, für gewisse Wellenlängenbereiche transparente Strahlungsquellen sind transparente organische Leuchtdioden (OLED). Diese dienen vor allem zur Her stellung transparenter Anzeigevorrichtungen mit kleinen Flächen. Großflächige Strahlungsquellen mit Flächen von einigen hundert Quadratzentimetern sind mit transparenten OLEDs allerdings bisher nicht realisierbar. Insbesondere die Herstellung von sehr dünnen, defektfreien Schichten, die in teuren und aufwendigen Vakuumprozessen aufgebracht werden müssen, ist dabei problematisch. Ferner haben transparente OLEDs den Nachteil einer geringen Lebensdauer, insbesondere wenn sie im Freien eingesetzt werden, da deren Komponenten von UV-Strahlung beeinträchtigt werden und deren organisches Material von Wasser und Sauerstoff angegriffen wird. All dies macht es notwendig, die Komponenten transparenter OLEDs zu verkapseln, was wiederum deren Herstellung erschwert und verteuert und ihre Flexibilität herabsetzt.
Weitere bekannte Strahlungsquellen sind Gasentladungslampen, die auf dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung arbeiten und bei denen vorzugsweise ein Edelgas zu einem Plasma angeregt wird. Auf dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung basierende Strahlungsquellen zur Erzeugung von sichtbarem Licht sind zum Beispiel in DE 43 11 197 A1 , DE 195 26 211 A1 und DE 196 36 965 A1 offenbart. Im Allgemeinen weisen auf dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung basierende Strahlungsquellen an Wechselspannung, in der Regel an Hochspannung anliegende Elektroden auf, die durch ein Dielektrikum oder eine dielektrische Schicht vom Gas getrennt sind. Das zwischen den Elektroden befindliche und zu einem Plasma angeregte Gas erzeugt infolge von Gasentladungen eine Strahlung, deren überwiegender Teil sich nicht im sichtbaren Spektralbereich befindet. In solchen Strahlungsquellen werden ferner Leuchtstoffe zur Umwandlung der durch die Gasentladungen erzeugten Strahlung in den sichtbaren Spektralbereich eingesetzt, die üblicherweise als Leuchtstoffschichten vorgesehen werden. Sowohl die Leuchtstoffe als auch die diese Leuchtstoffe enthaltenden Leuchtstoffschichten sind für sichtbares Licht teilweise undurchsichtig (transluzent), so daß bekannte auf dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung basierende Strahlungsquellen für sichtbares Licht nicht transparent sind.
EP 1 521 292 A2 beschreibt eine Lichtquelle, umfassend (a) eine Plasmaentla dungsquelle, die elektromagnetische Strahlung emittiert, wobei ein Teil dieser Strahlung eine Wellenlänge von weniger als 200 nm aufweist, und (b) eine Leuchtstoffzusammensetzung, die Teilchen umfasst, wobei jedes der Teilchen mindestens einen ersten Leuchtstoff und mindestens einen zweiten Leuchtstoff umfasst, wobei der erste Leuchtstoff eine Beschichtung um jedes der Teilchen des zweiten Leuchtstoffes bilden kann. WO 99/23191 A1 beschreibt eine Anzeigevorrichtung, die Leuchtstoffpartikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von weniger als etwa 100 nm umfasst, wobei die Leuchtstoffpartikel aus einer Kollektion von Partikeln mit einer engen Durchmesserverteilung bestehen, um Emission bei einer gewünschten Frequenz zu erzeugen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu schaffen, die für elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs transparent ist, eine homogene Intensitätsverteilung der erzeugten Strahlung aufweist und eine hohe Lebensdauer hat, sowie ein Verfahren zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs mittels einer Strahlungsquelle bereitzustellen, bei dem eine Intensität einer durch die Strahlungsquelle tretenden elektromagnetischen Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs unbeeinflusst bleibt, das preiswert, frei formbar und auch im Freien ohne besondere Vorkehrungen durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.
Insbesondere wird eine Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs mit
zwei Elektroden, die mit einer Wechselspannungsquelle verbindbar sind,
einem für elektromagnetische Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs zumindest bereichsweise transparenten und mit einem Gas gefüllten Entladungsgefäß, wenigstens einer für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs wenigstens bereichsweise transparenten dielektrischen Schicht,
wobei die Elektroden, die dielektrische Schicht und das gasgefüllte Entladungsgefäß zur Anregung einer dielektrisch behinderten Entladung im Gas bei Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden ausgelegt sind, bei der das Gas elektromagnetische Strahlung in einem dritten Wellenlängenbereich erzeugt,
wobei die Strahlungsquelle weiter wenigstens eine Leuchtstoffpartikel enthaltende Leuchtstoffschicht aufweist, deren Leuchtstoffpartikel durch wenigstens einen Teil der Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs zur Emission von Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs anregbar sind,
und deren Leuchtstoffpartikel einen Partikeldurchmesser aufweisen, der kleiner ist als die Wellenlängen der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs und die Leuchtstoffschicht dadurch für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs zumindest bereichsweise transparent ist, bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für die erfindungsgemäße Strahlungsquelle sowie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Leuchtstoffschicht mit Leuchtstoffpartikeln vorgesehen, deren Partikeldurchmesser kleiner ist als Wellenlängen der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs. Dadurch werden Streueffekte der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs an Partikelgrenzen der Leuchtstoffpartikel vermieden und die Leuchtstoffschicht ist für diese Strahlung transparent. Mittels solcher Leuchtstoffschichten ist es nunmehr möglich, auf dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung arbeitende Strahlungsquellen für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs transparent auszubilden. Man erhält damit eine Strahlungsquelle, die – wie solche auf Basis klassischer Leuchtstoffe – eine sehr lange Lebensdauer von wenigstens 50000 Stunden aufweisen können und die Strahlung mit einer homogenen Intensitätsverteilung erzeugt. Zudem ist die Strahlungsquelle absolut frei von Quecksilber, weist nur eine geringe Temperaturabhängigkeit auf und ist kostengünstig und auch im Freien einsetzbar, da deren Komponenten weder einer besonderen Behandlung unterzogen werden müssen noch von UV-Strahlung, Feuchtigkeit oder Sauerstoff beeinträchtigt werden. Die erfindungsgemäße Strahlungsquelle kann grundsätzlich in jeder beliebigen Form ausgeführt werden. Auch die Leuchtstoff schicht der Strahlungsquelle und damit deren leuchtende Fläche sind in jeder beliebigen Form ausführbar. Insbesondere kann die Strahlungsquelle bereichsweise mit einer Leuchtstoffschicht in Form eines Logos, eines Werbeschriftzugs, einer Sicherheitsmarkierung oder ähnlichem beschichtet sein.
Bei der Erfindung können sich der erste und der zweite Wellenlängenbereich beispielsweise in einem nur sehr schmalen Wellenlängenbereich überschneiden, die dann beiden Wellenlängenbereichen gemeinsam ist. In den häufigsten Fällen umfaßt die Überschneidung des ersten und des zweiten Wellenlängenbereiches mehrere, beiden Wellenlängenbereichen gemeinsame Wellenlängen. Der erste und der zweite Wellenlängenbereich können auch nahezu oder vollständig identisch sein, oder einer der beiden Wellenlängenbereiche kann den jeweils anderen Wellenlängenbereich vollständig umfassen. Beispielsweise kann der erste Wellenlängenbereich vollständig vom zweiten Wellenlängenbereich umfaßt sein, der darüber hinaus noch weitere Wellenlängen aufweist, oder der zweite Wellenlängenbereich kann neben weiteren Wellenlängen vollständig vom ersten Wellenlängenbereich umfaßt sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Strahlungsquelle liegen der erste und/oder der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts. Besonders bevorzugt liegen sowohl der erste und der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts. Eine solche Strahlungsquelle ist in einem inaktiven Zustand, in dem sie keine Strahlung erzeugt, durchsichtig wie ein gewöhnliches Fenster, während sie in einem aktiven Zustand, in dem sie Strahlung erzeugt, wie eine Lampe leuchtet und dabei aber immer noch durchsichtig ist.
Vorzugsweise befindet sich der dritte Wellenlängenbereich im Bereich zwischen 100 nm und 800 nm und der erste Wellenlängenbereich im Bereich zwischen 200 nm und 2000 nm. Bei einer solchen Strahlungsquelle deckt der erste Wellenlängenbereich bevorzugt alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes ab.
Der Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel beträgt vorteilhaft höchstens 200 nm, d.h. 1 nm bis 200 nm, insbesondere 1 bis 100 nm, mehr bevorzugt 1 bis 20 nm, wodurch gewährleistet ist, daß die Strahlungsquelle insbesondere für sichtbares Licht eine hohe Transparenz aufweist. Bevorzugt werden anorganische Leuchtstoffpartikel mit einem Partikeldurchmesser von 1 bis 100 nm, einer bevorzugt nahezu monodispersen Größenverteilung im Bereich von ± 20 %, mehr bevorzugt ± 5 %, und einer Quantenausbeute in Abhängigkeit von der gewählten Materialklasse von mindestens 20% eingesetzt. In Abhängigkeit von der gewählten Materialklasse können auch Quantenausbeuten von 40 % oder mehr bzw. 60 % oder mehr gegeben sein. Solche anorganischen Leuchtstoffpartikel können durch das Verfahren zur gezielten Synthese von anorganischen Leuchtstoffpartikeln hergestellt werden, wie es in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP2007/000175 beschrieben ist, auf welche hier diesbezüglich vollumfänglich verwiesen wird.
Im Stand der Technik sind geeignete Verfahren zur Bestimmung des Partikeldurchmessers, der monodispersen Größenverteilung sowie der Quantenausbeute bekannt.
Die Leuchtstoffpartikel weisen vorzugsweise eine chemische Zusammensetzung auf, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus LiI:Eu, CsI:Na, LiF:Mg, LiF:Mg,Ti, LiF:Mg,Na, KMgF₃:Mn, Al₂O₃:Eu, BaFCl:Eu, BaFCl:Sm, BaFBr:Eu, BaFCl_0,5Br_0,5:Sm, BaY₂F₈:A (A = Pr, Tm, Er, Ce), BaSi₂O₅:Pb, BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu, BaMgAl₁₃O₂₃:Eu, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, (Ba,Mg)Al₂O₄:Eu, Ba₂P₂O₇:Ti, (Ba,Zn,Mg)₃Si₂O₇:Pb, Ce(Mg,Ba)Al₁₁O₁₉, Ce_0,60Tb_0,35MgAl₁₀O₁₉, MgAl₁₁O₁₉:Ce,Tb, MgF₂:Mn, MgS:Eu, MgS:Ce, MgS:Sm, MgS:Sm,Ce, (Mg,Ca)S:Eu, MgSiO₃:Mn, 3,5MgO × 0,5MgF₂ × GeO₂:Mn, MgWO₄:Sm, MgWO₄:Pb, (Zn,Mg)F₂:Mn, (Zn,Be)SiO₄:Mn, Zn₂SiO₄:Mn, ZnO:Zn, ZnO:Zn,Si,Ga, Zn₃(PO₄)₂:Mn, ZnS:A (A = Ag, Al, Cu), (Zn,Cd)S:A (A = Cu, Al, Ag, Ni), CdBO₄:Mn, CaF₂:Mn, CaF₂:Dy, CaS:A (A = Lanthanoide, Bi), (Ca,Sr)S:Bi, CaWO₄:Pb, CaWO₄:Sm, CaSO₄:A (A = Mn, Lanthanoide), 3Ca₃(PO₄)₂ × Ca(F,Cl)₂:Sb,Mn, CaSiO₃:Mn,Pb, Ca₂Al₂Si₂O₇:Ce, (Ca,Mg)SiO₃:Ce, (Ca,Mg)SiO₃:Ti, 2Sr_0,6(B₂O₃) × SrF₂:Eu, 3Sr₃(PO₄)₂ × CaCl₂:Eu, A₃(PO₄)₂ × ACl₂:Eu (A = Sr, Ca, Ba), (Sr,Mg)₂P₂O₇:Eu, (Sr,Mg)₃(PO₄)₂:Sn, SrS:Ce, SrS:Sm,Ce, SrS:Sm, SrS:Eu, SrS:Eu,Sm, SrS:Cu,Ag, Sr₂P₂O₇:Sn, Sr₂P₂O₇:Eu, Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu, SrGa₂S₄:A (A = Lanthanoide, Pb), SrGa₂S₄:Pb, Sr₃Gd₂Si₆O₁₈:Pb,Mn, YF₃:Yb,Er, YF₃:Ln (Ln = Lanthanoide), YLiF₄:Ln (Ln = Lanthanoide), Y₃Al₅O₁₂:Ln (Ln = Lanthanoide), YAl₃(BO₄)₃:Nd,Yb, (Y,Ga)BO₃:Eu, (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂Al₃Ga₂O₁₂:Tb, Y₂SiO₅:Ln (Ln = Lanthanoide), Y₂O₃:Ln (Ln = Lanthanoide), Y₂O₂S:Ln (Ln = Lanthanoide), YVO₄:A (A = Lanthanoide, In), Y(P,V)O₄:Eu, YTaO₄:Nb, YAlO₃:A (A = Pr, Tm, Er, Ce), YOCl:Yb,Er, LnPO₄:Ce,Tb (Ln = Lanthanoide oder Gemische von Lanthanoiden), LuVO₄:Eu, GdVO₄:Eu, Gd₂O₂S:Tb, GdMgB₅O₁₀:Ce,Tb, LaOBr:Tb, La₂O₂S:Tb, NaGdF₄:Yb,Er, NaLaF₄:Yb,Er, LaF₃:Yb,Er,Tm, BaYF₅:Yb,Er, Ga₂O₃:Dy, GaN:A (A = Pr, Eu, Er, Tm), Bi₄Ge₃O₁₂, LiNbO₃:Nd,Yb, LiNbO₃:Er, LiCaAlF₆:Ce, LiSrAlF₆:Ce, LiLuF₄:A (A = Pr, Tm, Er, Ce), Gd₃Ga₅O₁₂:Tb, Gd₃Ga₅O₁₂:Eu, Li₂B₄O₇:Mn,SiO_x,Er,Al (0 < x < 2), YVO₄:Eu, YVO₄:Sm, YVO₄:Dy, LaPO₄:Eu, LaPO₄:Ce, LaPO₄:Ce,Tb, ZnS:Tb, ZnS:TbF₃, ZnS:Eu, ZnS:EuF₃, Y₂O₃:Eu, Y₂O₂S:Eu, Y₂SiO₅:Eu, SiO₂:Dy, SiO₂:Al, Y₂O₃:Tb, ZnS:Tb, ZnS:Ag, ZnS:Cu, Ca₃(PO₄)₂:Eu, Ca₃(PO₄)₂:Eu,Mn, Sr₂SiO₄:Eu, Ba₂SiO₄:Eu, BaAl₂O₄:Eu, MgF₂:Mn, ZnS:Mn, ZnS:Ag, ZnS:Cu, CaSiO₃:A, CaS:A, CaO:A, ZnS:A, Y₂O₃:A, MgF₂:A (A = Lanthanoide), MS, MSe, MTe (M = Zn, Cd, Ge, Sn, Pb), MN, MP, MAs, MSb (M = Al, Ga, In), M₂SiO₄:Eu (M = Ca, Sr, Ba), M₂Si₅N₈:Eu (M = Ca, Sr, Ba), LaSi₃N₅:Ce, Ln_1-xSr_xSi_3-2xAl_2xO_3xN_5-3x:Ce, LaSi₃N₅:Ce und Ln_1-xSr_xSi_3-2xAl_2xO_3xN_5-3x:Eu (Ln = Al, Y, La, Lanthanoid) und Kombinationen davon.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Leuchtstoffpartikel aus einem II-VI-Halbleiter oder einem III-V-Halbleiter oder aus einem seltenerd-dotierten Metallphosphat oder -vanadat herzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform können diese Leuchtstoffpartikel mit 5 ppm bis 70 mol% eines oder mehrerer Dotierungsmittel dotiert sein, wobei das Dotierungsmittel aus Elementen der Gruppe, bestehend aus Lanthanoiden, Übergangsmetallen, Hauptgruppenelementen und Kombinationen davon, ausgewählt ist. Besonders bevorzugt ist das Dotierungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Cr, Mn, Cu, Zn, Y, Ag, Cd, B, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, den Halogenen, den Chalkogenen, den Elementen der Stickstoffgruppe und Kombinationen davon, ausgewählt. Besonders bevorzugt ist eine Dotierung im Bereich von 0,1 bis 5,0 mol%.
In noch einer weiteren Ausführungsform können diese Leuchtstoffpartikel mit einer anorganischen Hülle unter Bildung von Kern-Schale-Partikeln ("Core-Shell-Particle") beschichtet sein. Entsprechende Verfahren zur Herstellung von Kern-Schale-Partikeln sind im Stand der Technik bekannt. Das Material der Schale ist vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus Phosphaten, Halogenphosphaten, Arsenaten, Sulfaten, Borsten, Aluminaten, Gallaten, Silicaten, Germanaten, Oxiden, Vanadaten, Niobaten, Tantalaten, Wolframaten, Molybdaten, Halogeniden und Alkalihalogeniden, Nitriden, Oxynitriden, Phosphiden, Sulfiden, Seleniden, Telluriden, Sulfoseleniden, Oxysulfiden und Kombinationen davon, ausgewählt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schale eine chemische Zusammensetzung auf, welche der des Leuchtstoffpartikelkerns entspricht, jedoch nicht dotiert ist. Ebenfalls bevorzugt ist eine Schale, deren Zusammensetzung das Kation des Wirtsgitters des Leuchtstoffpartikelkerns und Fluorid oder Phosphat als Anion aufweist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schale aus einem Material, ausgewählt aus SiO₂, TiO₂, ZnO, Al₂O₃, ZrO₂, SnO₂, MgO, den Hydroxiden, Oxidhydroxiden, Oxidhydraten, Hydroxidhydraten der vorstehend genannten Oxide, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, ScF₃, YF₃, den Lanthanoidfluoriden und Kombinationen davon, aufgebaut.
Je nach Art des Leuchtstoffpartikels kann der erste Wellenlängenbereich variieren. Insbesondere für Strahlungsquellen, die sichtbares Licht erzeugen, läßt sich die Farbe des erzeugten Lichtes durch die Wahl eines geeigneten Leuchtstoffpartikels bestimmen.
Für das Aufbringen der Leuchtstoffschicht gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Leuchtstoffschicht auf wenigstens einem Teil des Entladungsgefäßes und/oder wenigstens einem Teil der dielektrischen Schicht und/oder wenigstens einem Teil wenigstens einer der Elektroden vorgesehen werden. Sofern sich die Leuchtstoffschicht außerhalb des Entladungsgefäßes befindet, ist das Entladungsgefäß wenigstens bereichsweise transparent für Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs. Vorzugsweise werden die Leuchtstoffpartikel in die dielektrische Schicht integriert, so daß letztendlich die Leuchtstoffschicht mit der dielektrischen Schicht identisch ist. Dadurch wird ein Beschädigen der Leuchtstoffschicht wie zum Beispiel ein Zerkratzen derselben unterbunden, und bei der Herstellung der Strahlungsquelle entfällt der Schritt des Aufbringens oder Beschichtens mit der Leuchtstoffschicht.
Die dielektrische Schicht kann beispielsweise aus Glas, Quarz, Keramik oder einem Polymer bestehen. Sofern es sich bei der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs um sichtbares Licht handelt, werden allerdings Glas oder Quarz für die dielektrische Schicht bevorzugt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle bildet die dielektrische Schicht gleichzeitig wenigstens einen Teil der Wandung des Entladungsgefäßes. Auf diese Weise wird die Zahl der Komponenten der Strahlungsquelle reduziert, die dadurch zum einen leichter und schneller zusammengebaut werden kann und zum anderen robuster ist.
Wenigstens eine der Elektroden kann für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs transparent sein. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn die Elektrode in einem Durchtrittsgebiet der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs angeordnet ist. Zu diesem Zweck kann die transparente Elektrode eine für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs transparente und leitfähige Oxidschicht aufweisen. Beispielhafte Schichten sind beispielsweise Schichtsysteme wie ITO, ZnO:Al oder SnO₂:F. Ebenso kann wenigstens eine der Elektroden gitterförmig oder streifenförmig sein, wodurch sie auch ohne zusätzliche Beschichtung für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs transparent ist. Nichtsdestotrotz kann auch eine gitterförmige oder streifenförmige Elektrode mit einer Beschichtung versehen sein.
Ferner kann wenigstens eine der Elektroden außerhalb des Entladungsgefäßes von diesem beabstandet angeordnet sein oder von außen oder von innen an einer Wandung des Entladungsgefäßes anliegen oder wenigstens teilweise in eine Wandung des Entladungsgefäßes eingelassen sein oder innerhalb des Entladungsgefäßes von dessen Wandung beabstandet angeordnet sein. Ist die Elektrode außerhalb des Entladungsgefäßes von diesem beabstandet angeordnet, so wird der Raum zwischen Elektrode und Wandung des Entladungsgefäßes bevorzugt von der Leuchtstoffschicht ausgefüllt, um zu verhindern, daß ein Plasma außerhalb des Entladungsgefäßes erzeugt wird. Sofern die Elektrode von außen an der Wandung des Entladungsgefäßes anliegt oder von außen ganz oder teilweise in die Wandung eingelassen ist, stellt die Wandung vorteilhaft gleichzeitig die dielektrische Schicht der Strahlungsquelle dar. Im Falle von Elektroden, die von innen an der Wandung des Entladungsgefäßes anliegen oder teilweise in die Wandung eingelassen sind oder im Inneren des Entladungsgefäßes von dessen Wandung beabstandet angeordnet sind, ist eine dielektrische Schicht erforderlich, die nicht mit der Wandung des Entladungsgefäßes identisch sein kann.
Die dielektrische Schicht kann entweder an nur einer der Elektroden anliegen oder es kann jeweils eine dielektrische Schicht an jeder Elektrode anliegen. Darüber hinaus kann die dielektrische Schicht von beiden Elektroden beabstandet sein. So ist es beispielsweise möglich, im Inneren des Entladungsgefäßes eine einzige dielektrische Schicht zwischen den beiden Elektroden und von diesen beabstandet vorzusehen.
Bevorzugt ist wenigstens eine der Elektroden strukturiert und weist schaltbare Teilflächen auf. Dann ist es durch Aktivierung der entsprechenden Teilfläche möglich, nur einen Teil der Strahlungsquelle zur Erzeugung von Strahlung zu aktivieren.
Die Strahlungsquelle ist bevorzugt flächig ausgebildet, wobei sie besonders bevorzugt eine Fläche von wenigstens 100 cm² oder 500 cm² oder 1000 cm² aufweist. Bei solchen Strahlungsquellen sind die Elektroden vorteilhaft einander gegenüberliegend oder in einer Ebene nebeneinander liegend angeordnet. Eine alternative Ausführungsform der Strahlungsquelle weist einen runden Querschnitt auf, wobei deren Elektroden rund und konzentrisch sind.
Als Gas kann zum Beispiel ein reines Edelgas oder Edelgasgemisch aus zwei oder mehreren Edelgasen, ein Edelgas/Halogen-Gemisch oder Metalldämpfe verwendet werden. Bevorzugt wird in der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle Xenon, besonders bevorzugt eine Mischung aus Xenon und Neon, eingesetzt. Das Gas weist vorzugsweise einen Kaltfülldruck von 50 mbar bis 1000 mbar auf, prinzipiell sind aber auch Nieder- und Hochdruckgasfüllungen des Entladungsgefäßes sowie alle dazwischen liegenden Drücke möglich. Bevorzugt wird ein Kaltfülldruck im Bereich um etwa 150 mbar. Das Entladungsgefäß kann ein abgeschlossenes Gasvolumen aufweisen, es kann aber auch vom Gas durchströmt sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle;
2: die Strahlungsquelle der 1 im ausgeschalteten Zustand;
3: die Strahlungsquelle der 1 im eingeschalteten Zustand;
4: eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Strahlungsquelle;
5a)–g): verschiedene Möglichkeiten der Elektrodenanordnung;
6: eine weitere Ausführungsform der Strahlungsquelle;
7: eine Strahlungsquelle mit in einer Ebene nebeneinander liegenden Elektroden;
8: eine Strahlungsquelle mit rundem Querschnitt;
9: eine Strahlungsquelle mit X-förmigem Querschnitt in Draufsicht und von der Seite.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine bevorzugte erfindungsgemäße Strahlungsquelle oder Lampe 1. Die Lampe 1 umfaßt ein Entladungsgefäß 2, zwei Elektroden 3a und 3b und zwei Leuchtstoffschichten 4a und 4b.
Das Entladungsgefäß 2 ist flächig mit einem quaderförmigen Querschnitt. Es weist einen gasgefüllten Innenraum 5 auf, der ebenfalls einen quaderförmigen Querschnitt hat. Bei dem den Innenraum 5 ausfüllenden Gas handelt es sich um Xenon mit einem Kaltfülldruck von 150 mbar. Aufgrund seines quaderförmigen Querschnitts und des ebenfalls quaderförmigen Innenraums 5 sind eine obere Wandung 6a und eine untere Wandung 6b des Entladungsgefäßes 2 ausgebildet, die zueinander parallel sind. Außerhalb des Entladungsgefäßes 2 ist eine obere Elektrode 3a auf der oberen Wandung 6a aufgebracht, während ebenfalls außerhalb des Entladungsgefäßes 2 eine untere Elektrode 3b auf der unteren Wandung 6b aufgebracht ist. Außerdem ist innerhalb des Entladungsgefäßes 2 eine obere Leuchtstoffschicht 4a auf der oberen Wandung 6a aufgebracht und ebenfalls innerhalb des Entladungsgefäßes 2 eine untere Leuchtstoffschicht 4b auf der unteren Wandung 6b. Die Elektroden 3a, 3b und die Leuchtstoffschichten 4a, 4b bedecken jeweils die gesamte jeweilig verfügbare äußere oder innere Fläche der Wandungen 6a und 6b. Beide Elektroden 3a, 3b sind mit einer Wechselspannungsquelle 7 verbunden und können von dieser mit einer hohen Wechselspannung versorgt werden.
Das Entladungsgefäß 2 ist aus einem für sichtbares Licht transparenten Quarzglas hergestellt. Auch die Elektroden 3a und 3b sind infolge einer transparenten Oxidbeschichtung für sichtbares Licht transparent ausgeführt. Die Leuchtstoffschichten 4a und 4b weisen beide Leuchtstoffpartikel auf, deren Partikeldurchmesser kleiner als 100 nm ist, was insbesondere wesentlich kleiner ist als die Wellenlängen sichtbaren Lichts. Streueffekte sichtbaren Lichts an Rändern der Leuchtstoffpartikel sind somit ausgeschlossen, wodurch auch die Leuchtstoffschichten 4a und 4b für sichtbares Licht transparent sind. Damit ist die gesamte Lampe 1 für sichtbares Licht transparent.
2 zeigt die Verhältnisse, wie sie bei einer ausgeschalteten Lampe 1 aufgrund ihrer Transparenz vorliegen. Aus der Umgebung der Lampe 1 stammendes sichtbares Licht 8 durchdringt die transparente Lampe 1 nahezu ungehindert in allen Richtungen, wobei der Einfachheit halber nur zur Lampe 1 senkrechte Richtungen eingezeichnet sind.
Wird die Lampe 1 eingeschaltet und in Betrieb genommen, ergeben sich die in 3 gezeigten Verhältnisse. Die Wechselspannungsquelle 7 versorgt die Elektroden 3a, 3b mit einer Wechselspannung und die Elektroden 3a, 3b wirken ähnlich den Platten eines Kondensators. Zwischen den Elektroden 3a, 3b befinden sich die aus Quarzglas bestehenden Wandungen 6a und 6b des Entladungsgefäßes, die somit wie zwischen die Platten eines Kondensators eingeschobene dielektrische Schichten wirken. Aufgrund dessen wird das im Innenraum 5 des Entladungsgefäßes 2 befindliche Gas zu einer dielektrisch behinderten Entladung angeregt. Bei dieser dielektrisch behinderten Entladung gibt das Gas nicht sichtbare Strahlung ab. Diese nicht sichtbare Strahlung wird von den Leuchtstoffpartikeln der Leuchtstoffschichten 4a und 4b absorbiert und regt diese zur Emission von sichtbarem Licht 9 an, dessen Emissionsrichtung ebenfalls der Einfachheit halber nur in zur Lampe 1 senkrechten, von der Lampe 1 nach außen gerichteten Richtungen dargestellt ist. Somit emittiert die Lampe 1 sichtbares Licht 9, das zusammen mit dem durch die Lampe tretenden Licht 8 der Umgebung von dieser ausgeht. Obwohl die Lampe 1 das Licht 9 erzeugt, ist sie gleichwohl für Licht 8 aus der Umgebung transparent.
Eine alternative Ausführungsform der transparenten Lampe ist in 4 ohne Wechselspannungsquelle gezeigt. Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Lampe 1 weist die in der 4 dargestellte Lampe 10 keine eigenständigen Leuchtstoffschichten auf. Vielmehr sind die für die Umwandlung der vom Gas erzeugten Strahlung in das sichtbare Licht 9 zuständigen Leuchtstoffpartikel in die Wandungen 11a und 11b des Entladungsgefäßes 12 integriert, so daß die Wandungen 11a und 11b zugleich die Funktion einer dielektrischen Schicht als auch die Funktion einer Leuchtstoffschicht haben. Die Elektroden 3a, 3b bleiben dabei unverändert.
Hinsichtlich der Anordnung der Elektroden 3a, 3b bestehen mehrere verschiedene Möglichkeiten. Einige davon sind in den 5a)–g) gezeigt, die beispielhaft jeweils einen Ausschnitt aus einer Wandung 6 eines Entladungsgefäßes sowie eine Elektrode 3 zeigen. In 5a) ist die Elektrode 3 außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet, ohne mit der Wandung 6 in Kontakt zu sein. Damit die Entstehung eines Plasmas außerhalb des Entladungsgefäßes verhindert wird, ist der Raum zwischen der Elektrode 3 und der Wandung 6 mit einer Leuchtstoffschicht 4 ausgefüllt. Bei dieser Ausführung kann somit auf die Aufbringung von Leuchtstoffschichten 4 innerhalb des Entladungsgefäßes verzichtet werden. In 5b) liegt die Elektrode 3 von außen an der Wandung 6 an, während die Elektrode 3 in 5c) von außen zum Teil in die Wandung 6 eingelassen bzw. von dieser aufgenommen ist. Im Beispiel der 5d) ist die Elektrode 3 vollständig innerhalb der Wandung 6 angeordnet und wird von dieser von allen Seiten umschlossen. Bei den soeben beschriebenen Beispielen der 5a) bis 5d) dient der zwischen der jeweiligen Elektrode 3 und dem Innenraum 5 liegende Teil der Wandung 6 als dielektrische Schicht.
Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung der Elektrode 3 ist in 5e) dargestellt. Bei dieser Anordnung ist die Elektrode 3 innerhalb des Innenraumes 5 angeordnet und teilweise in die Wandung 6 eingelassen bzw. von dieser aufgenommen. Dagegen liegt in 5f) die im Innenraum 5 angeordnete Elektrode 3 lediglich an der Wandung 6 an. Schließlich ist die Elektrode 3 in der 5g) von der Wandung 6 beabstandet im Innenraum 5 angeordnet. Sofern beide Elektroden 3a, 3b gemäß einer der in den 5e)–g) gezeigten Anordnungen vorgesehen werden, kann keine der Wandungen 6a und 6b die Funktion einer dielektrischen Schicht übernehmen, da sie sich nicht mehr zwischen den Elektroden 3a, 3b befinden. In diesen Fällen ist es daher notwendig, eine eigenständige dielektrische Schicht vorzusehen.
Einen solchen Fall zeigt die 6. Bei der dortigen Lampe 13 sind beide Elektroden 3a und 3b von den Wandungen 6a und 6b des Entladungsgefäßes 2 beabstandet und in dessen Innenraum 5 angeordnet. Leuchtstoffschichten 4a und 4b sind wie bei der Lampe der 1 im Innenraum 5 an den Wandungen 6a und 6b vorgese hen, wobei die Elektroden 3a und 3b jeweils an den Leuchtstoffschichten 4a und 4b aufliegen. Zwischen den Elektroden 3a, 3b ist eine dielektrische Schicht 14 mittig im Innenraum 5 angeordnet, welche die Elektroden 3a und 3b elektrisch voreinander abschirmt. Alternativ könnten die Leuchtstoffschichten 4a und 4b auch auf der dielektrischen Schicht 14 aufgebracht sein statt auf den Wandungen 6a und 6b.
Einen anderen Ansatz für eine transparente Lampe 16 zeigt die 7. Hier liegen zwei Elektroden 15a, 15b, die jeweils kleiner sind als die äußere Fläche der Lampe 16, von außen an der unteren Wandung 6b an. Wiederum sind Leuchtstoffschichten 4a und 4b wie bei der Lampe der 1 im Innenraum 5 an den Wandungen 6a und 6b vorgesehen. Bei dieser Lampe 16 brennt das Plasma im Innenraum 5 aufgrund thermischer Effekte bogenförmig, wobei sich der Bogen von der einen Elektrode 15a zur anderen Elektrode 15b spannt.
Schließlich sollen noch zwei weitere Beispiele verdeutlichen, daß erfindungsgemäßen Lampen beliebige Formen verliehen werden können.
8 zeigt eine Lampe 17 mit kreisförmigem Querschnitt. Das Entladungsgefäß wird durch zwei ineinandergesteckte und konzentrisch angeordnete Rohre 18a, 18b unterschiedlichen Durchmessers gebildet. Im Zentrum des inneren Rohres 18a verläuft eine drahtförmige Elektrode 19 entlang der Längsachse der Lampe 17. Das äußere Rohr 18b ist innen mit einer Leuchtstoffschicht 20 und außen mit einer Elektrode 21 versehen. Der Innenraum 22 wischen den Rohren 18a, 18b ist mit einem Gas befüllt.
Die in der 9 dargestellte Lampe 23 hat in der Draufsicht eine X-Form. In der Seitenansicht ist erkennbar, daß die Lampe 23 einen Aufbau entsprechend der 1 aufweist.

1: Lampe
2: Entladungsgefäß
3: Elektrode
4: Leuchtstoffschicht
5: Innenraum
6: Wandung
7: Wechselspannungsquelle
8: Umgebungslicht
9: erzeugtes Licht
10: Lampe
11: Wandung
12: Entladungsgefäß
13: Lampe
14: dielektrische Schicht
15: Elektroden
16: Lampe
17: Lampe
18: Entladungsgefäß
19: drahtförmige Elektrode
20: Leuchtstoffschicht
21: Elektrode
22: Innenraum
23: Lampe

Claims

Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs (9) mit zwei Elektroden (3; 15; 19; 21), die mit einer Wechselspannungsquelle (7) verbindbar sind, einem für elektromagnetische Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich (9) wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs (8) zumindest bereichsweise transparenten und mit einem Gas gefüllten Entladungsgefäß (2; 12), wenigstens einer für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) wenigstens bereichsweise transparenten dielektrischen Schicht (14), wobei die Elektroden (3; 15; 19; 21), die dielektrische Schicht (14) und das gasgefüllte Entladungsgefäß (2; 12) zur Anregung einer dielektrisch behinderten Entladung im Gas bei Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden (3; 15; 19; 21) ausgelegt sind, bei der das Gas elektromagnetische Strahlung in einem dritten Wellenlängenbereich erzeugt, wobei die Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) weiter wenigstens eine Leuchtstoffpartikel enthaltende Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) aufweist, deren Leuchtstoffpartikel durch wenigstens einen Teil der Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs zur Emission von Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs (9) anregbar sind, und deren Leuchtstoffpartikel einen Partikeldurchmesser aufweisen, der kleiner ist als die Wellenlängen der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) und die Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) dadurch für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) zumindest bereichsweise transparent ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach Anspruch 1, wobei der erste und/oder der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts liegt bzw. liegen.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts liegen.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der dritte Wellenlängenbereich im Bereich zwischen 100 nm und 800 nm befindet und der erste Wellenlängenbereich (9) im Bereich zwischen 200 nm und 2000 nm.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtstoffpartikel anorganische Leuchtstoffpartikel mit einem Partikeldurchmesser von 1 bis 200 nm und, in Abhängigkeit von der gewählten Materialklasse, einer Quantenausbeute von mindestens 20% sind.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach Anspruch 5, wobei die anorganischen Leuchtstoffpartikel mit 5 ppm bis 70 mol% eines oder mehrerer Dotierungsmittels dotiert sind, wobei das Dotierungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus Lanthanoiden, Übergangsmetallen, Hauptgruppenelementen und Kombinationen davon, ausgewählt ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die anorganischen Leuchtstoffpartikel eine chemische Zusammensetzung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus LiI:Eu, CsI:Na, LiF:Mg, LiF:Mg,Ti, LiF:Mg,Na, KMgF₃:Mn, Al₂O₃:Eu, BaFCl:Eu, BaFCl:Sm, BaFBr:Eu, BaFCl_0,5Br_0,5:Sm, BaY₂F₈:A (A = Pr, Tm, Er, Ce), BaSi₂O₅:Pb, BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu, BaMgAl₁₃O₂₃:Eu, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, (Ba,Mg)Al₂O₄:Eu, Ba₂P₂O₇:Ti, (Ba,Zn,Mg)₃Si₂O₇:Pb, Ce(Mg,Ba)Al₁₁O₁₉, Ce_0,60Tb_0,35MgAl₁₀O₁₉, MgAl₁₁O₁₉:Ce,Tb, MgF₂:Mn, MgS:Eu, MgS:Ce, MgS:Sm, MgS:Sm,Ce, (Mg,Ca)S:Eu, MgSiO₃:Mn, 3,5MgO × 0,5MgF₂ × GeO₂:Mn, MgWO₄:Sm, MgWO₄:Pb, (Zn,Mg)F₂:Mn, (Zn,Be)SiO₄:Mn, Zn₂SiO₄:Mn, ZnO:Zn, ZnO:Zn,Si,Ga, Zn₃(PO₄)₂:Mn, ZnS:A (A = Ag, Al, Cu), (Zn,Cd)S:A (A = Cu, Al, Ag, Ni), CdBO₄:Mn, CaF₂:Mn, CaF₂:Dy, CaS:A (A = Lanthanoide, Bi), (Ca,Sr)S:Bi, CaWO₄:Pb, CaWO₄:Sm, CaSO₄:A (A = Mn, Lanthanoide), 3Ca₃(PO₄)₂ × Ca(F,Cl)₂:Sb, Mn, CaSiO₃:Mn,Pb, Ca₂Al₂Si₂O₇:Ce, (Ca,Mg)SiO₃:Ce, (Ca,Mg)SiO₃:Ti, 2Sr_0,6(B₂O₃) × SrF₂:Eu, 3Sr₃(PO₄)₂ × CaCl₂:Eu, A₃(PO₄)₂ × ACl₂:Eu (A = Sr, Ca, Ba), (Sr,Mg)₂P₂O₇:Eu, (Sr,Mg)₃(PO₄)₂:Sn, SrS:Ce, SrS:Sm,Ce, SrS:Sm, SrS:Eu, SrS:Eu,Sm, SrS:Cu,Ag, Sr₂P₂O₇:Sn, Sr₂P₂O₇:Eu, Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu, SrGa₂S₄:A (A = Lanthanoide, Pb), SrGa₂S₄:Pb, Sr₃Gd₂Si₆O₁₈:Pb,Mn, YF₃:Yb,Er, YF₃:Ln (Ln = Lanthanoide), YLiF₄:Ln (Ln = Lanthanoide), Y₃Al₅O₁₂:Ln (Ln = Lanthanoide), YAl₃(BO₄)₃:Nd,Yb, (Y,Ga)BO₃:Eu, (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂Al₃Ga₂O₁₂:Tb, Y₂SiO₅:Ln (Ln = Lanthanoide), Y₂O₃:Ln (Ln = Lanthanoide), Y₂O₂S:Ln (Ln = Lanthanoide), YVO₄:A (A = Lanthanoide, In), Y(P,V)O₄:Eu, YTaO₄:Nb, YAlO₃:A (A = Pr, Tm, Er, Ce), YOCl:Yb,Er, LnPO₄:Ce,Tb (Ln = Lanthanoide oder Gemische von Lanthanoiden), LuVO₄:Eu, GdVO₄:Eu, Gd₂O₂S:Tb, GdMgB₅O₁₀:Ce,Tb, LaOBr:Tb, La₂O₂S:Tb, NaGdF₄:Yb,Er, NaLaF₄:Yb,Er, LaF₃:Yb,Er,Tm, BaYF₅:Yb,Er, Ga₂O₃:Dy, GaN:A (A = Pr, Eu, Er, Tm), Bi₄Ge₃O₁₂, LiNbO₃:Nd,Yb, LiNbO₃:Er, LiCaAlF₆:Ce, LiSrAlF₆:Ce, LiLuF₄:A (A = Pr, Tm, Er, Ce), Gd₃Ga₅O₁₂:Tb, Gd₃Ga₅O₁₂:Eu, Li₂B₄O₇:Mn,SiO_x,Er,Al (0 < x < 2), YVO₄:Eu, YVO₄:Sm, YVO₄:Dy, LaPO₄:Eu, LaPO₄:Ce, LaPO₄:Ce,Tb, ZnS:Tb, ZnS:TbF₃, ZnS:Eu, ZnS:EuF₃, Y₂O₃:Eu, Y₂O₂S:Eu, Y₂SiO₅:Eu, SiO₂:Dy, SiO₂:Al, Y₂O₃:Tb, ZnS:Tb, ZnS:Ag, ZnS:Cu, Ca₃(PO₄)₂:Eu, Ca₃(PO₄)₂:Eu,Mn, Sr₂SiO₄:Eu, Ba₂SiO₄:Eu, BaAl₂O₄:Eu, MgF₂:Mn, ZnS:Mn, ZnS:Ag, ZnS:Cu, CaSiO₃:A, CaS:A, CaO:A, ZnS:A, Y₂O₃:A, MgF₂:A (A = Lanthanoide), MS, MSe, MTe (M = Zn, Cd, Ge, Sn, Pb), MN, MP, MAs, MSb (M = Al, Ga, In), M₂SiO₄:Eu (M = Ca, Sr, Ba), M₂Si₅N₈:Eu (M = Ca, Sr, Ba), LaSi₃N₅:Ce, Ln_1-xSr_xSi_3-2xAl_2xO_3xN_5-3x:Ce, LaSi₃N₅:Ce und Ln_1-xSr_xSi_3-2xAl_2xO_3xN_5-3x:Eu (Ln = Al, Y, La, Lanthanoid) und Kombinationen davon, aufweisen.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Leuchtstoffpartikel mit einer anorganischen Hülle unter Bildung von Kern-Schale-Partikeln beschichtet sind.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach Anspruch 8, wobei das Material der anorganischen Hülle bzw. Schale aus der Gruppe, bestehend aus Phosphaten, Halogenphosphaten, Arsenaten, Sulfaten, Borsten, Aluminaten, Gallaten, Silicaten, Germanaten, Oxiden, Vanadaten, Niobaten, Tantalaten, Wolframaten, Molybdaten, Halogeniden, Alkalihalogeniden, Nitriden, Oxynitriden, Phosphiden, Sulfiden, Seleniden, Telluriden, Sulfoseleniden, Oxysulfiden und Kombinationen davon, ausgewählt ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) auf wenigstens einem Teil des Entladungsgefäßes (2; 12) und/oder wenigstens einem Teil der dielektrischen Schicht (14) und/oder wenigstens einem Teil wenigstens einer der Elektroden (3; 15; 19; 21) vorgesehen ist.
Strahlungsquelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtstoffschicht (11) mit der dielektrischen Schicht identisch ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht aus Glas, Quarz, Keramik oder einem Polymer besteht.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht wenigstens einen Teil einer Wandung (6) des Entladungsgefäßes (2; 12) bildet.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Elektroden (3; 15; 19; 21) für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs transparent ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach Anspruch 14, wobei die transparente Elektrode (3; 15; 19; 21) eine für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) transparente und leitfähige Oxidschicht aufweist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Elektroden gitterförmig oder streifenförmig ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Elektroden (3) außerhalb des Entladungsgefäßes von diesem beabstandet angeordnet ist oder von außen oder von innen an einer Wandung des Entladungsgefäßes anliegt oder wenigstens teilweise in eine Wandung des Entladungsgefäßes eingelassen ist oder innerhalb des Entladungsgefäßes von dessen Wandung beabstandet angeordnet ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht entweder an nur einer der Elektroden anliegt oder bei der jeweils eine dielektrische Schicht an jeder Elektrode (3; 15; 19; 21) anliegt oder bei der die dielektrische Schicht (14) von beiden Elektroden (3) beabstandet ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Elektroden (3; 15; 19; 21) strukturiert ist und schaltbare Teilflächen aufweist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die flächig ist.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 23) nach Anspruch 20, die eine Fläche von wenigstens 100 cm², vorzugsweise von wenigstens 500 cm², mehr bevorzugt von wenigstens 1000 cm² aufweist.
Strahlungsquelle (16) nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei die Elektroden (15) einander gegenüberliegend oder in einer Ebene nebeneinander liegend angeordnet sind
Strahlungsquelle (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, die einen runden Querschnitt aufweist, wobei deren Elektroden (19; 21) rund und konzentrisch sind.
Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gas Xenon oder eine Mischung aus Xenon und einem oder mehreren Edelgasen ist.
Verfahren zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs (9) mittels einer Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23), bei dem eine Intensität einer durch die Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) tretenden elektromagnetischen Strahlung eines sich mit dem ersten Wellenlängenbereich (9) wenigstens teilweise überschneidenden zweiten Wellenlängenbereichs (8) unbeeinflußt bleibt, bei dem ein für die Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) zumindest bereichsweise transparentes Entladungsgefäß (2; 12) bereitgestellt wird, eine für die Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) zumindest bereichsweise transparente dielektrische Schicht (14) bereitgestellt wird, eine Leuchtstoffpartikel enthaltende Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) bereitgestellt wird, wobei ein Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel kleiner gewählt wird als Wellenlängen der Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8), und die Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) dadurch für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (8) zumindest bereichsweise transparent vorgesehen wird, eine dielektrisch behinderte Entladung eines in dem Entladungsgefäß (2; 12) befindlichen Gases mittels zweier Elektroden (3; 15; 19; 21), einer Wechselspannungsquelle (7) und der dielektrischen Schicht (14) bewirkt wird, bei der das Gas Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs emittiert, und bei dem die Leuchtstoffpartikel der Leuchtstoffschicht (4; 11; 20) von der Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs zur Emission von Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs (9) angeregt werden.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei eine Strahlungsquelle (1; 10; 13; 16; 17; 23) nach einem der Ansprüche 1 bis 24 verwendet wird.